Контрольная работа по "Электротехнике"

Контрольная работа

Задача № 1

К симметричной трехфазной сети с линейным напряжением подключен несимметричный приемник энергии,  имеющий в фазе активное R сопротивление и  реактивное X сопротивления. Сопротивления линейных проводов и нейтрального провода настолько малы, что их следует считать равными нулю.

Необходимо определить линейные и фазные токи и построить векторную диаграмму, показав на ней векторы всех токов и напряжений.

Исходные данные: .

Решение.

1. Полное сопротивление каждой фазы.

,

2. Фазные напряжения.

Для схемы соединения звездой справедливо

,

.

3. Фазные (линейные) токи.

4. Углы сдвига по фазе.

5. Построение векторной диаграммы.

Линейные напряжения

Построение диаграммы начинаем с построения в выбранном масштабе векторов линейных и фазных напряжений.

6. Ток нейтрального провода.

По первому закону Кирхгофа   .

По диаграмме находим длину вектора , затем, учитывая масштаб векторов тока, вычисляем величину тока нейтрального провода:

, где L – длина вектора,  М  – масштаб;

.

 

Задача № 2

Трехфазный выпрямитель с полупроводниковыми диодами, включенными по простой трехфазной схеме  с нейтральным выводом, питает энергией постоянного тока потребитель, имеющий сопротивление .

Известны постоянная составляющая напряжения на нагрузке , постоянная составляющая тока в сопротивлении нагрузки и линейное напряжение питающей трехфазной сети . Частота Гц.

• Нарисовать схему выпрямителя и показать на ней заданные и расчетные токи и напряжения.
• Выбрать тип диода.
• Определить расчетную мощность трансформатора и его коэффициент трансформации.

Построить графики зависимости от времени:

• фазных напряжений вторичной обмотки трансформатора и  ;
• напряжения на нагрузке ;
• тока, протекающего через диод ;
• обратного напряжения на диоде, включенном  в фазу вторичной обмотки трансформатора.

Исходные данные: фаза С.

Решение.

1. Схема выпрямителя.

2. Выбор типа диода.

Максимальное значение выпрямленного тока, проходящего через диод,

,

.

Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора

,

.

Максимальное значение обратного напряжения на диоде

,

.

Выбираем диод исходя из следующих требований:

Используя справочные данные, выбираем диоды КД202Е со следующими характеристиками ,   .

3. Параметры трансформации.

Расчетная мощность трансформатора

,

 Вт.

Коэффициент трансформации трансформатора

,

.

4. Графики.

а) Фазные напряжения вторичной обмотки трансформатора.

Напряжения вторичной обмотки представляют собой синусоиды, смещенные друг относительно друга на 120º с амплитудой = В.

б) Напряжение на нагрузке.

Работа каждой фазы протекает поочередно. В каждый момент времени ток идет только через диод, включенный в фазу, напряжение, на которой больше двух других фазных напряжений. Таким образом, кривая напряжения на нагрузке представляет собой огибающую верхних полуволн фазных напряжений вторичной обмотки трансформатора.

в) Ток, протекающий через диод в фазе С.

Каждая фаза работает только треть периода. Соответственно и ток через каждый из диодов протекает одну треть периода. Амплитуда тока через диод .

г) Обратное напряжение на диоде, включенном в фазу С.

По второму закону Кирхгофа для контура OKNMO для интервала времени, когда открыт диод Д1 (напряжение на открытом диоде равно нулю),

,   т.е. обратное напряжение  на диоде равно линейному напряжению  вторичной обмотки трансформатора.

В интервале времени, когда открыт диод Д2, для контура ОРNMO

,  т.е. обратное напряжение также  равно линейному напряжению.

.

Период .

 

Задача № 3

В электроприводе производственного агрегата используется асинхронный двигатель трехфазного тока с короткозамкнутым ротором. Двигатель работает в номинальном режиме при линейном напряжении и при промышленной частоте  Гц.

Используя данные электродвигателя, выбрать сечение питающих проводов и номинальный ток плавких вставок предохранителей. Построить график зависимости вращающего момента от скольжения , предварительно вычислив номинальное и максимальное значения момента, пусковой момент, а также значения вращающего момента при скольжении, равном 0,2; 0,4 и 0,6.

Исходные данные: Гц, , , , , кВт, , тип двигателя 4А90L2У3.

Решение.

1. Номинальный ток двигателя.

Мощность, потребляемая двигателем из сети при номинальном режиме работы

,

в тоже время при любом соединении статорной обмотки

,

итак, номинальный ток двигателя

,

.

По найденному значению тока выбираем в качестве питающих проводов алюминиевые провода с площадью сечения 2,5 мм2 с допустимой нагрузкой по току 19 А.

2. Выбор плавких вставок предохранителей.

Пусковой ток

,

.

Номинальный ток плавких вставок

,

Выбираем стандартные плавкие вставки, рассчитанные на номинальный ток 25 А.

3. Синхронная частота.

,

для данного двигателя 4А90L2У3 число полюсов равно 2, следовательно, число пар полюсов и

 об/мин.

4. Частота вращения ротора.

Скольжение ,

 об/мин.

5. Номинальный вращающий момент.

,

.

6. Критическое скольжение.

,    где    .

.

7. Максимальный вращающий момент.

,

8. Пусковой момент.

.

В момент пуска ротор в силу инерционности неподвижен, поэтому , и

9. Найдем значения вращающего момента при разных значениях скольжения.

Полученные результаты сведем в таблицу:

Построим график зависимости вращающего момента от скольжения .

Область I – область устойчивой работы двигателя, область II - область неустойчивой работы, точка, соответствующая максимальному значению момента, разделяет эти области.

 

Задача № 4

В структурной логической схеме определить сигналы на выходах и . Значения сигналов на входах Х1, Х2, Х3 и Х4 заданы.

Исходные данные: .

Решение.

Значения сигналов на выходах разных логических элементов в зависимости от входных сигналов:

НЕ			И				ИЛИ
Вход	Выход		Входы		Выход		Входы		Выход
0	1		0	0	0		0	0	0
			0	1	0		0	1	1
1	0		1	0	0		1	0	1
			1	1	1		1	1	1

 

Пронумеруем элементы схемы, обозначим - значение сигнала на выходе i-того элемента. Последовательно определим значения сигналов на выходах всех элементов схемы.

Полученные результаты занесем в следующую таблицу:

№ элемента	Тип элемента	Входы				Выход	Логическая операция
1	НЕ	Х3	1			0
2	И	Х4	0	Z1	0	0
3	И-НЕ	X2	1	Z1	0	1
4	ИЛИ	X1	1	Z3	1	1
5	ИЛИ-НЕ	Z2	0	Z3	1	0
6	НЕ	Z5	0			1
7	И-НЕ	Z2	0	Z4	1	1
8	И	Z2	0	Z6	1	0
9	ИЛИ-НЕ	Z5	0	Z2	0	1

 

Таким образом, значения сигналов на выходах схемы: Y1=1,  Y2=1,  Y3=0.